資源簡介

【教學(xué)資源】
人教版第六單元《碳和碳的氧化物》教學(xué)資源
湖北省石首市文峰中學(xué) 劉 濤
課堂實錄一：認(rèn)識三種常見碳單質(zhì)
【師】（創(chuàng)設(shè)問題情境） 中國成語、詩詞等語言藝術(shù)中蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)知識，我們今天可通過金剛石的“硬”和石墨的“軟”，從化學(xué)視角重新認(rèn)識硬軟兼施、軟弱無力等這些成語。
【生】（歸納發(fā)現(xiàn)）
金剛石和石墨都是由碳元素組成的兩種碳單質(zhì)，這說明同種元素可以組成多種單質(zhì)，但是當(dāng)金剛石和石墨混雜一起卻是由兩種碳單質(zhì)所構(gòu)成的混合物。
【師】物質(zhì)的用途往往由物質(zhì)的性質(zhì)所決定，例如金剛石可作為玻璃刀、鉆頭等
（課堂氣氛十分活躍，同桌之間熱烈展開討論）
【生1】（搶答）這是金剛石是天然存在的最硬物質(zhì)
【師】（追問）石墨有哪些重要用途？由什么性質(zhì)所決定？
【生】（小組發(fā)現(xiàn)）石墨可用于制鉛筆芯，中考進(jìn)行機(jī)讀答卷使用2B特種鉛筆，由于石墨是自然界最軟的礦物之一
【生3】石墨可作干電池電極、電車電刷，由于石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能
【生4】凈化水時使用活性炭，由于木炭和活性炭具有疏松多孔結(jié)構(gòu)，具有吸附能力，還可用于防毒面具、制糖工業(yè)上
【師】（引導(dǎo)歸納）金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質(zhì)，它們的性質(zhì)存在很大的差異，這是由于它們的碳原子排列方式不同。
（這時課堂突然安靜，等待老師發(fā)布科技發(fā)展的最新動態(tài)）
【師】碳元素還有第三種單質(zhì)為C60，而C60分子是一種由60個碳原子構(gòu)成的籠狀分子，形似足球被稱為足球烯，主要用于材料科學(xué)、超導(dǎo)體等，該領(lǐng)域的三位科學(xué)研究者榮獲1996年諾貝爾化學(xué)獎，開創(chuàng)了納米傳奇的開端。
同學(xué)們認(rèn)真做好課堂筆記，認(rèn)識到碳元素有三種單質(zhì)，分別是金剛石、石墨和C60，同時了解到物質(zhì)的用途由物質(zhì)的性質(zhì)所決定，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)又決定了物質(zhì)的性質(zhì)，并將課堂的收獲聯(lián)系到生活中的實際應(yīng)用。
課堂實錄二：碳的同胞三兄弟
【師】（創(chuàng)設(shè)情境）有關(guān)金剛石的經(jīng)典廣告詞：“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”，說明了鉆石制作的原料金剛石具有獨特的價值與無敵的魅力，可是制作鉛筆的原料石墨就極為普通常見了。今天我們從化學(xué)角度認(rèn)識和區(qū)分它們。
【生】（歸納發(fā)現(xiàn)）金剛石和石墨都是由碳元素組成的兩種碳單質(zhì)，這說明同種元素可以組成多種單質(zhì)，但是當(dāng)金剛石和石墨混雜一起卻是由兩種碳單質(zhì)所構(gòu)成的混合物。
【師】（組織討論）物質(zhì)的用途往往由物質(zhì)的性質(zhì)所決定，如金剛石可作為玻璃刀、鉆頭等。（課堂氣氛十分活躍，同桌之間熱烈展開討論）
【生1】（搶答）這是金剛石是天然存在的最硬物質(zhì)
【師】（追問）石墨有哪些重要用途？由什么性質(zhì)所決定？
【生2】（小組發(fā)現(xiàn)）石墨可用于制鉛筆芯，中考進(jìn)行機(jī)讀答卷就使用2B特種鉛筆，由于石墨是自然界最軟的礦物之一
【生3】石墨可作干電池電極、電車電刷，由于石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能
【生4】木炭、焦炭、活性炭、炭黑等主要由石墨微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成。凈化水時使用活性炭，由于木炭和活性炭具有疏松多孔結(jié)構(gòu)，具有吸附能力，用于防毒面具、制糖工業(yè)上。
【師】（引導(dǎo)歸納）金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質(zhì)，它們的性質(zhì)存在很大的差異，這是由于它們的碳原子排列方式不同。
（這時課堂突然安靜，等待老師發(fā)布科技發(fā)展的最新動態(tài)）
【師】碳元素還有第三種單質(zhì)為C60，而C60分子是一種由60個碳原子構(gòu)成的籠狀分子，形似足球被稱為足球烯，主要用于材料科學(xué)、超導(dǎo)體等，該領(lǐng)域的三位科學(xué)研究者榮獲1996年諾貝爾化學(xué)獎，開創(chuàng)了納米傳奇的開端。
【生】（共同歸納）碳元素一般有三種單質(zhì)，分別是金剛石、石墨和C60 。
（同學(xué)們認(rèn)真做好課堂筆記，認(rèn)識到碳元素的三種單質(zhì)形式，同時了解到物質(zhì)的用途由物質(zhì)的性質(zhì)所決定，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)又決定了物質(zhì)的性質(zhì)，并準(zhǔn)備將課堂的收獲聯(lián)系到生活中的實際應(yīng)用。）
【課堂練習(xí)】下列關(guān)于金剛石、石墨和C60 的說法中，不正確的是（D）
A、碳單質(zhì)物理性質(zhì)不同是因為碳原子的排列方式不同
B、石墨制成金剛石，則發(fā)生化學(xué)變化
C、金剛石硬度大，可用切割大理石
D、用石墨作鉛筆是因為石墨具有導(dǎo)電性
課堂實錄三：低碳成為一種時尚的生活方式
【師】（鏈接新聞，創(chuàng)設(shè)情境）從2012年1月1日起，歐盟單方面立法向數(shù)千家外國航空公司開征碳排放稅，強(qiáng)制交納“綠色買路錢”。我國已多次表明立場，反對歐方強(qiáng)征碳稅的做法，認(rèn)為這是一場以節(jié)能減排為名義來對抗全球氣候變暖的環(huán)境保護(hù)技術(shù)游戲。
【生1】（預(yù)習(xí)教材，探究原由）空氣中的二氧化碳含量相對穩(wěn)定，但是現(xiàn)代工業(yè)大量使用含碳化石燃料過多排放二氧化碳，同時森林資源遭到破壞，大氣中二氧化碳含量不斷上升，導(dǎo)致全球性氣溫異常上升的溫室效應(yīng)。
【生2】（課外拓展）近年，酷熱、嚴(yán)寒、颶風(fēng)、干旱、洪澇等極端天氣在全球頻繁發(fā)生，這是全球氣候變暖的突出特征。2011年入冬以來，歐洲和亞洲很多地區(qū)都在經(jīng)受嚴(yán)寒天氣的考驗，這次亞歐寒流是因全球變暖引起的北極冰川消融所引發(fā)。
【生3】（關(guān)注時事）我國云南貴州等地連續(xù)多年遭遇百年一遇的特大旱情，造成當(dāng)?shù)丶Z食歉收、減產(chǎn)，當(dāng)?shù)貛装偃f人因少雨天旱出現(xiàn)飲水困難，這也是球變暖造成降雨不均衡。
【師】（引導(dǎo)科學(xué)生活方式）全世界的氣候變化因溫室效應(yīng)頻頻出現(xiàn)異常，一些與碳有關(guān)的詞匯如碳匯、低碳生活、低碳經(jīng)濟(jì)迅速流傳開來，這要求我們共同努力應(yīng)對氣候變化。
【生1】低碳是一種時尚生活方式，是指在生產(chǎn)和生活中不排放或少排放二氧化碳?xì)怏w。
【生2】“碳匯”可理解為綠色植物吸收并儲存二氧化碳的能力，綠色植物通過光合作用吸收二氧化碳。積極倡導(dǎo)大力植樹造林，退耕還林還草等。
【生3】（生活實踐）“低碳生活”就是指所耗用的能量要盡力減少，從而減碳特別是二氧化碳的排放量，減少對大氣的污染，減緩生態(tài)惡化。從生活中的每個細(xì)節(jié)做起，綠色出行騎車步行，使用節(jié)能技術(shù)和節(jié)能用具，廢物分類回收利用等。
【課堂練習(xí)】下列生活中認(rèn)識與做法不符合“節(jié)能減排，低碳生活”主題的是（B）
A．節(jié)約用紙，兩面使用草稿紙 B．長期把QQ掛在線上保證順利升級
C．將洗菜、淘米后的水用來澆花 D．用布袋代替一次性塑料袋購物
課堂實錄四：對比探究二氧化碳的實驗室制法原理
【師】（創(chuàng)設(shè)情境，對比探究）實驗室選擇采用過氧化氫或高錳酸鉀分解來制取氧氣，具有化學(xué)反應(yīng)快、實驗操作簡便和收集簡易等突出特點，我們依據(jù)實驗室制取常見氣體的化學(xué)原理，此刻在實驗室里制取二氧化碳，則應(yīng)如何正確選擇化學(xué)藥品和實驗裝置呢？
【生1】（從反應(yīng)物狀態(tài)考慮）實驗室里制取氧氣時采用過氧化氫溶液，在二氧化錳粉末催化作用下能迅速放出氧氣，則可用固-液不加熱型發(fā)生裝置。而實驗室常用稀鹽酸與大理石（或石灰石反應(yīng)來制取二氧化碳，則發(fā)生裝置也可用固-液不加熱型。
【生2】（從反應(yīng)條件比較）實驗室里制取氧氣時還可加熱分解高錳酸鉀，而實驗室制取二氧化碳時在常溫下進(jìn)行，因此發(fā)生裝置不可使用固-固加熱型。
【生3】（分組討論）實驗室制取常見氣體的發(fā)生裝置應(yīng)考慮反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件等因素，其中反應(yīng)條件要看是否需要加熱、是否添加催化劑等。
【師】（演示實驗，歸納原理）實驗室常用稀鹽酸與大理石（或石灰石，主要成分為碳酸鈣）反應(yīng)來制取二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3＋2HCl= CaCl2＋H2O＋CO2↑。
【生1】（鞏固舊知）由于氧氣的密度略大于空氣密度，并微溶于水，則收集氧氣可用排水法和向上排空氣法，其中排水法收集到的氣體要純凈些，排空氣法收集到的氣體要干燥些。
【生2】（類比分析）二氧化碳的收集方法可用向上排空氣法，由于二氧化碳密度比空氣大，且能溶于水。放置二氧化碳的方法是蓋上玻璃片，然后瓶口向上正放在桌面上。
【師】（師生對話，學(xué)會歸納）實驗室制取常見氣體的收集裝置應(yīng)主要考慮氣體的物理性質(zhì)，包括密度和水溶性，比較氣體與空氣的密度時可看該氣體的相對分子質(zhì)量是大于或小于29，如果該氣體的密度與空氣密度相近并且難溶于水，則一般采用排水法。
【生1】（認(rèn)識性質(zhì)決定用途的觀點）氧氣具有能支持燃燒的性質(zhì)，則檢驗二氧化碳時，將帶火星的木條伸到瓶中，若木條復(fù)燃，則該瓶中為氧氣。
【生2】檢驗二氧化碳的實驗方法為倒入澄清的石灰水，充分振蕩，觀察石灰水是否變渾濁，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(OH) 2+CO2=CaCO3↓+H2O。驗滿二氧化碳的方法為將燃著的木條放在集氣瓶口，如果木條熄滅，證明已滿。
【師】（互動討論，共同歸納）實驗室里制取氣體選擇合適的反應(yīng)物和反應(yīng)條件時，應(yīng)遵循以下幾個原則：⑴原理正確；⑵原料來源廣泛且經(jīng)濟(jì)合算；⑶操作簡單，反應(yīng)速率適當(dāng)，生成物純凈易于收集。
【課堂練習(xí)】下列有關(guān)實驗室制取二氧化碳的方法中不合理的是（C）
A．因為通常情況下二氧化碳密度大于空氣，故能用向上排空氣法收集
B．因為二氧化碳在水中的逸出速率大于溶解速率，故也可用排水法收集
C．在發(fā)生裝置中加入塊狀石灰石和硫酸
D．因為碳酸鈣和鹽酸在常溫下即可迅速反應(yīng)，故氣體發(fā)生裝置不需要加熱
課堂實錄五：探究二氧化碳的性質(zhì)
一、聯(lián)系生活，認(rèn)識二氧化碳在自然界
“低碳生活”是指我們在生活作息時所耗用的能量要盡力減少，從而減低碳特別是二氧化碳等溫室氣體的排放量，從而減少對大氣的污染。為了認(rèn)識二氧化碳，要求選擇合適的儀器和試劑，完成實驗步驟、實驗現(xiàn)象。
二、課前準(zhǔn)備，探究二氧化碳的物理性質(zhì)
【學(xué)生觀察】（提供二氧化碳樣品）引導(dǎo)觀察二氧化碳的顏色狀態(tài)和聞氣味
【得出結(jié)論】CO2 是一種無色無味的氣體，若加壓降溫可變成固態(tài)的“干冰”
【演示實驗】將燒杯放在天平的左托盤上調(diào)節(jié)平衡，向燒杯內(nèi)注入CO2 觀察天平指針
【發(fā)現(xiàn)并總結(jié)】天平指針偏向左邊，則CO2 的密度比空氣的大
【設(shè)計實驗】向塑料瓶中充滿CO2 ，倒入約1/2體積水迅速蓋緊并振蕩
【觀察小結(jié)】塑料瓶變癟，則說明CO2 能溶于水
三、師生合作，探究CO2 的化學(xué)性質(zhì)
【實驗方案1】點燃高度不同蠟燭分別放入燒杯中，將汽水中冒出的無色氣體沿?zé)?，觀察發(fā)生的現(xiàn)象
【學(xué)生觀察1】蠟燭從下往上先后熄滅，這說明：⑴CO2 密度比空氣的大；⑵CO2 既不能燃燒，也不支持燃燒?？捎糜跍缁?。
【實驗方案2】取四朵用石蕊溶液染成的紫色的干燥小花，分別進(jìn)行四個對比試驗：⑴噴稀醋酸；⑵噴水；⑶直接放入CO2中；⑷噴水后放入CO2 ，觀察現(xiàn)象。
【觀察小結(jié)2】二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液變紅
【實驗方案3】將汽水釋放出的無色氣體通入到澄清石灰水中，觀察現(xiàn)象
【觀察小結(jié)3】二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，這個反應(yīng)可用來檢驗CO2
【課堂練習(xí)】下列二氧化碳的用途中同時利用了其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的是( )
A.二氧化碳用于滅火
B.干冰能用于人工降雨
C.二氧化碳能用來生產(chǎn)汽水等碳酸飲料
D.二氧化碳作為溫室氣體肥料
課堂實錄六：鉛筆芯里不含鉛
【師】（創(chuàng)設(shè)問題情境）我們在學(xué)習(xí)中經(jīng)常使用價廉、方便的鉛筆，可是鉛筆芯里并不含有對人體有害的鉛元素，正確使用鉛筆不會引起鉛中毒。那么鉛筆芯使用什么材質(zhì)制作成呢？
（課堂上秀出各式各樣的鉛筆，相互談?wù)摬煌愋豌U筆的用途）
【生】（歸納發(fā)現(xiàn)）原來鉛筆芯的主要成分是石墨，鉛筆中“鉛”只有字面含義，今非昔比了。（展示用2H設(shè)計幾何圖和鉛筆用6B鉛筆畫的人物圖像素描）
【師】（設(shè)問）為什么鉛筆有硬和軟的差別呢？如果只用石墨做鉛筆芯，既容易折斷又易磨損，在石墨粉末中摻入一些黏土粉末，以增加鉛筆芯的硬度。
（這時課堂突然安靜，盯著手頭鉛筆正在思考有價值的問題）
【生】（發(fā)現(xiàn)問題）鉛筆一端印有“H”、“B”和“HB”等標(biāo)號，這是什么代號？
【師】（溫馨提醒）選擇鉛筆時應(yīng)考慮到不同的需要，學(xué)會選用不同類型鉛筆。
【生1】（回答）H類硬性鉛筆，“H”表示鉛筆芯的硬度（Hard），“H”前的數(shù)字越大，則鉛筆芯越硬、顏色越淡，H類鉛筆主要適用于精密繪圖。
【生2】B類軟性鉛筆，“B”表示鉛筆芯的石墨成分（Black），“B”前的數(shù)字越大，則鉛筆芯越軟，B類鉛筆可用于美術(shù)素描等。
【生3】HB表示中性鉛筆，可適用于一般情況下的書寫。
【師】（教學(xué)拓展）石墨除了可以做鉛筆芯，還有哪些用途呢？由什么性質(zhì)所決定？
【生】（小組代表發(fā)言）如果有一把長期不用而生銹的鐵鎖，將鉛筆芯粉末放到鎖孔中，可以輕松打開，這是由于石墨具有潤滑性；石墨還可作干電池電極、電車電刷，由于石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能等。今天我們了解到物質(zhì)的用途由物質(zhì)的性質(zhì)所決定，并將課堂上的收獲將積極聯(lián)系到生活中的實際應(yīng)用。
（課堂上響起一陣熱烈的鼓勵掌聲）
趣圖說化學(xué)1：《可彎曲屏幕的智能手機(jī)》






當(dāng)前手機(jī)、平板電腦等液晶顯示器的觸控面板廣泛使用氧化銦錫（ITO）材料，預(yù)計20年后開采殆盡，石墨烯是最佳的替代品，將大大降低生產(chǎn)成本，節(jié)省材料，強(qiáng)悍的智能手機(jī)的屏幕可彎曲翻轉(zhuǎn)、不易碎，未來的概念手機(jī)設(shè)計更薄，視覺效果更好。
石墨烯是一種從石墨材料中剝離出的單層碳原子面的新型納米材料，具有高透光性和高導(dǎo)電性，韌性好可彎曲，可用來制造透明的觸控屏幕、光板和太陽能電池等，還可能幫助科學(xué)家實現(xiàn)修建太空天梯（見圖）。
趣圖說化學(xué)2：《碳足跡》





“碳足跡”是指企業(yè)機(jī)構(gòu)、活動、產(chǎn)品或個人通過交通運輸、食品生產(chǎn)和消費以及各類生產(chǎn)過程等引起的溫室氣體排放的集合，通常所有溫室氣體排放采用二氧化碳當(dāng)量來表示。
碳足跡標(biāo)示著一個人或者團(tuán)體的“碳耗用量”，是測量某個國家和地區(qū)的人口因每日消耗能源而產(chǎn)生的二氧化碳排放對環(huán)境影響的一種指標(biāo)。這里的“碳”則是石油、煤炭、木材等由碳元素組成的自然資源。人們消耗的能源越多，“碳”耗用就越多，導(dǎo)致地球暖化的元兇“二氧化碳”也制造得越多，那么“碳足跡”就越大，反之“碳足跡”就越小。通過植樹造林種草來補(bǔ)償碳足跡，這是因為綠色植物能通過光合作用吸收二氧化碳。
碳足跡的計算包括一切用于電力、建設(shè)、運輸?shù)确矫娴哪茉匆约拔覀兯褂玫南钠?。低碳生活、低碳技術(shù)及低碳經(jīng)濟(jì)已成為當(dāng)今社會的熱門話題，其基本理念就是節(jié)能減排。

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